Stato dell'arte per Pt(111). Voltammogramma ciclico (linea nera, asse sinistro) e curva di densità di carica (linea rossa, asse destro) per Pt (111) registrati in una soluzione di HClO4 0,1 M a una velocità di scansione di 50 mV s −1 . La regione in blu corrisponde alla regione di adsorbimento/desorbimento dell'idrogeno, la regione in verde al doppio strato e la regione in arancione al processo di adsorbimento/desorbimento dell'idrossile. Credito:Comunicazioni sulla natura (2022). DOI:10.1038/s41467-022-30241-7
La ricerca tra l'Università di Liverpool e l'Università di Alicante, in Spagna, ha identificato le specie di superficie a basso potenziale sul principale catalizzatore di celle a combustibile, il platino (Pt), che è significativo per lo sviluppo della tecnologia delle celle a combustibile a idrogeno.
In un articolo pubblicato sulla rivista Nature Communications , i ricercatori dello Stephenson Institute for Renewable Energy (SIRE) dell'Università di Liverpool hanno studiato l'adsorbimento di specie OH (anione idrossile) su atomi di Pt a bassa coordinazione utilizzando una tecnica spettroscopica altamente sensibile nota come SHINERS (Shell Isolated Nanoparticles for Enhanced Raman Spectroscopy). Utilizzando i metodi SHINERS, hanno dimostrato che OH è adsorbito a potenziali più negativi di quanto si pensasse in precedenza.
Idrogeno (H2 ) le celle a combustibile stanno emergendo come la prossima rivoluzione nei trasporti. In questi dispositivi, l'energia immagazzinata nell'idrogeno reagisce con l'ossigeno dell'aria per produrre elettricità che alimenta il veicolo elettrico. Le celle a combustibile a idrogeno utilizzano il platino per catalizzare le reazioni al loro interno:la reazione di riduzione dell'ossigeno e la reazione di ossidazione dell'idrogeno.
Sebbene automobili, autobus e camion alimentati a celle a combustibile siano già sul mercato, l'alto costo del platino richiesto è uno dei principali inconvenienti di questa tecnologia. Ridurre la quantità di platino necessaria per le celle, o addirittura sostituirla con un catalizzatore più economico ed efficiente, richiede una profonda comprensione, a livello molecolare, di come le reazioni nelle celle a combustibile sulla superficie del platino.
Fino ad ora, si presumeva che la superficie del platino fosse "pulita" da altre specie ai potenziali ai quali hanno luogo le reazioni. Tuttavia, questo studio ha dimostrato che gli anioni idrossile sono adsorbiti sulla superficie del platino a potenziali molto bassi, il che ha un impatto significativo sulla comprensione di come si verifica la reazione di riduzione dell'ossigeno e sulla ricerca di catalizzatori più efficienti per questa reazione.
Per ottenere questi risultati hanno utilizzato una combinazione di tecniche elettrochimiche volte a distinguere tra i diversi processi che avvengono sulla superficie e la spettroscopia Raman, utilizzando uno sviluppo molto recente che ha permesso di rilevare, per la prima volta, l'anione idrossile adsorbito.
Julia Fernández Vidal, dottore di ricerca studente con SIRE, ha condotto le misurazioni Raman avanzate. Ha detto:"Attraverso sistematiche indagini elettrochimiche e spettroscopiche, abbiamo osservato il segnale spettrale per l'adsorbimento di OH. Il metodo SHINERS è una tecnica molto potente in quanto consente il rilevamento del monostrato molecolare sulla superficie dell'elettrodo e che possiamo osservarlo sperimentalmente è abbastanza notevole e molto eccitante."
Il documento, "Investigating the presence of adsorbed species on Pt steps at low potenzialis", è pubblicato in Nature Communications . + Esplora ulteriormente
